Ley de ColombFISICA II

Gilbert (1540-1603) descubri que la electrificacin era un fenmeno de carcter general.En 1729, Stephen Gray demuestra que la electricidad tiene existencia por s misma y no es una propiedad impuesta al cuerpo por rozamiento.Franklin (1706-1790) demuestra que existen dos tipos de electricidad a las que llam positiva y negativa.Coulomb (1736-1806) encontr la ley que expresa la fuerza que aparece entre cargas elctricas.

ATOMO ELECTRICAMENTE NEUTROELECTRONES (-)

PROTONES (+)

NEUTRONES

CUNDO UN CUERPO EST ELCTRICAMENTE CARGADO?Un cuerpo est cargado elctricamenteNegativo: si tiene un exceso de electrones.Positivo: si tiene un dficit de electrones.

Es una magnitud fundamental de la fsica, responsable de la interaccin electromagntica.En el S.I. La unidad de carga es el Culombio (C) que se define como la cantidad de carga que fluye por un punto de un conductor en un segundo cuando la corriente en el mismo es de 1 A.Submltiplos del Culombio1 mC = 10-6 C1 nC = 10-9 C1 mC =10-3 C

Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806). Fsico e ingeniero militar francs. Se recuerda por haber descrito de manera matemtica la ley de atraccin entre cargaUn cuerpo est cargado elctricamenteNegativo: si tiene un exceso de electrones.Positivo: si tiene un dficit de electrones.s elctricas. En su honor la unidad de carga elctrica en el SI lleva su nombre.present 25 artculos a la Academia sobre electricidad, magnetismo, torsin y aplicaciones de la balanza de torsin, as como varios cientos de informes sobre ingeniera y proyectos civiles.En 1777 invent la balanza de toresin con la cual,midi con exactitud la fuerza entre las cargas elctricas.

BALANZA DE TORSION DE COULOMB

Conclusiones experimentalesLa fuerza electrica:Es inversamente proporcional al cuadrado de la separacin r entre las cargas y est orientada en la direccin a la lnea que las une. Es proporcional al producto de las cargas q1 y q2

Es de atraccin si las cargas son de signo opuesto, y de repulsin si las cargas son del mismo signo,Es una fuerza conservativa

A lo largo de este tema estudiaremos procesos en los que la carga no vara con el tiempo. En estas condiciones se dice que el sistema est en Equilibrio Electrosttico.Enunciado de la Ley de CoulombLa fuerza ejercida por una carga puntual sobre otra est dirigida a lo largo de la lnea que las une. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si tienen signos opuestos. La fuerza vara inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa las cargas y es proporcional al valor de cada una de ellas.

Principio de superposicin (ms de dos partculas)LEY DE COULOMB: describe la interaccin entre partculas cargadask = 8,9875109 Nm2/C2K=1/40 0= 8.8510-12 C2/Nm2 Modelo de campo; describe la perturbacin creada por partculas cargadas; el campo creado por una partcula es el responsable de la interaccin sobre una segunda partcula

Expresin vectorial de la Ley de Coulombk: Constante de Coulomb, cuyo valor depende del sistema de unidades y del medio en el que trabajemos.En el vacoS.I. k = 9109 N m2/C2C.G.S. k = 1 dyna cm2/u.e.e21 C = 3109 u.e.e.

Constantes auxiliaresPermitividad del Vaco (e o): Se define de forma que eo= 8.8510-12 C2/N m2Si el medio en el que se encuentran las cargas es distinto al vaco, se comprueba que la fuerza elctrica es veces menor, de esta forma se define la Permitividad del Medio como e = eo.. Siendo la Constante Dielctrica del Medio As,

Fuerza elctrica y la fuerza gravitacionalEl electrn y el protn de un tomo de hidrgeno estn separados( en promedio) por una distancia de aproximadamente 5.3 x10 -11m. Determine las magnitudes de la fuerza elctrica y de la fuerza gravitacional que cada partcula ejerce sobre la otra.

solucinUsando ley de Coulomb, tenemos

Usando la ley de la gravitacional de Newton, tenemos

ProblemaSe tiene tres cargas puntuales ubicadas en las esquinas de un tringulo issceles como el que se muestra en la figuraDetermine la fuerza resultante que se ejerce sobre q3

solucinLa magnitud de F23

La magnitud de F12

solucin

Campo electrosttico de q1 Interaccin coulombiana

CAMPO ELCTRICOTEMA 1. CAMPO ELCTRICOModelo de campo; describe la perturbacin creada por partculas cargadas; el campo creado por una partcula es el responsable de la interaccin sobre una segunda partculaCAMPO ELCTRICO CREADO POR UNA CARGA PUNTUALQ0QQ0, carga de prueba

La interaccin entre cargas elctricas no se produce de manera instantnea. El intermediario de la fuerza mutua que aparece entre dos cargas elctricas es el Campo Elctrico.La forma de determinar si en una cierta regin del espacio existe un campo elctrico, consiste en colocar en dicha regin una carga de prueba, qo (carga positiva puntual) y comprobar la fuerza que experimenta.

La fuerza elctrica entre la carga q y la carga de prueba qo es repulsiva, y viene dada porSe define la intensidad de campo elctrico en un punto como la fuerza por unidad de carga positiva en ese punto.La direccin y sentido del campo elctrico coincide con el de la fuerza elctrica.

PRINCIPIO DE SUPERPOSICINI) Campo elctrico creado por una distribucin discreta de carga en un punto:A la hora de aplicar el principio de superposicin debemos tener en cuenta dos casos:En este caso se calcula el campo elctrico sumando vectorialmente los campos elctricos creados por cada una de las cargas puntuales en el punto elegido.

II) Campo elctrico creado por una distribucin continua de carga en un punto:En este caso dividimos la distribucin en pequeos elementos diferenciales de carga, dq, de forma que la diferencial de campo elctrico que crea cada una de ellas esEl campo elctrico total para toda la distribucin ser

Dependiendo de la forma de la distribucin, se definen las siguientes distribuciones de cargaClculo del campo elctrico en cada caso:

Ejemplo 1: Campo elctrico sobre el eje de una carga lineal finita.xxo-x

Ejemplo 2: Campo elctrico fuera del eje de una carga lineal finita.d

Ejemplo 3: Campo elctrico creado por una distribucin uniforme de carga en forma de anillo de radio a, en un punto de su eje.

Ejemplo 4: Campo elctrico creado por una distribucin uniforme de carga en forma de disco de radio R, en un punto de su eje.rdqPdExdEyXx

Las lneas de campo se dibujan de forma que el vector sea tangente a ellas en cada punto. Adems su sentido debe coincidir con el de dicho vector.Reglas para dibujar las lneas de campoLas lneas salen de las cargas positivas y entran en las negativas.El nmero de lneas que entran o salen es proporcional al valor de la carga.Las lneas se dibujan simtricamente.Las lneas empiezan o terminan slo en las cargas puntuales.La densidad de lneas es proporcional al valor del campo elctrico.Nunca pueden cortarse dos lneas de campo.

EJEMPLOS DE LNEAS DE CAMPO ELCTRICOCarga puntualDos cargas iguales

Dipolo elctricoQ(-)=2Q(+)Ms ejemplos

Dipolo elctrico encerrado en una superficie de forma arbitraria

Superficie de forma arbitraria que incluye las cargas +2q y q.